(57)【要約】【課題】  長期にわたって安定した吸音効果を発揮できる低重量、低コストの消音器の吸音構造を提供する。【解決手段】  多数の孔を形成した孔形成領域１０ａを有するインナーパイプ１０に、このインナーパイプ１０より大きな径の筒状をなす包囲メッシュ３０を、上記孔形成領域１０ａを囲むようにして配するとともに、この包囲メッシュ３０の一端部を縮径してインナーパイプ１０の外周に固定する。図５（Ａ），（Ｂ）参照。次に、上記インナーパイプ１０と上記包囲メッシュ３０との間に、ノズル６０から多数の連続した耐熱性長繊維２１を噴出させながら、このノズル６０に対して上記インナーパイプ１０を相対的に回転させることにより、上記多数の長繊維２１を螺旋状に充填する。図５（Ｄ）参照。最後に、上記包囲メッシュ３０の他端部を縮径して上記インナーパイプ１０の外周に固定する。【選択図】  図５
2013068192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプに、このインナーパイプより大きな径の筒状をなす包囲メッシュを、上記孔形成領域を囲むようにして配するとともに、この包囲メッシュの一端部を縮径してインナーパイプの外周に固定する工程と、
上記インナーパイプと上記包囲メッシュとの間に、ノズルから多数の連続した耐熱性長繊維を噴出させながら、このノズルに対して上記インナーパイプを相対的に回転させることにより、上記多数の長繊維を螺旋状に充填する工程と、
上記包囲メッシュの他端部を縮径して上記インナーパイプの外周に固定する工程と、
を備えたことを特徴とする消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項２】
上記充填工程において、インナーパイプと同心をなして円筒形状の規制筒を配置し、この規制筒により、上記長繊維充填に伴う上記包囲メッシュの膨らみを規制することを特徴とする請求項１に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項３】
上記充填工程において、上記規制筒を上記インナーパイプと同期して回転させることを特徴とする請求項２に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項４】
上記充填工程において、回転支持台に上記規制筒の一端部が取り付けられるとともに上記インナーパイプの一端部が着脱可能に取り付けられ、上記包囲メッシュの上記他端部が上記規制筒の他端部に支持された状態で、上記回転支持台を回転することを特徴とする請求項３に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項５】
多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプと、
上記孔形成領域を囲むようにしてインナーパイプの外周に装着された筒状の吸音材と、
上記吸音材を包み、縮径された両端部が上記インナーパイプの外周に固定された筒状の包囲メッシュと、
を備え、上記吸音材が多数の連続した耐熱性の長繊維からなり、これら多数の連続した長繊維が、上記インナーパイプの外周と包囲メッシュとの間に螺旋状をなして充填されていることを特徴とする消音器の吸音構造。
【請求項６】
上記多数の連続した長繊維が、互いに絡み合い綿状に重なりながら螺旋状をなしていることを特徴とすることを特徴とする請求項５に記載の消音器の吸音構造。
【請求項７】
請求項５または６の吸音構造と、この吸音構造を囲むとともに上記インナーパイプを支持するシェルとを備え、これらシェルと吸音構造との間に空気層が形成されていることを特徴とする消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性の長繊維からなる吸音材を用いた消音器の吸音構造と、この吸音構造を有する消音器と、この吸音構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消音器の吸音材に耐熱性の繊維を用いることは周知である。耐熱性の繊維として、繊維長１０〜５０ｍｍ程度の短繊維を用いる場合と、連続した長繊維を用いる場合がある。
短繊維は飛散する可能性があるので、この飛散を防止し長期にわたって吸音効果を維持するための対策が必要となる。
【０００３】
特許文献１には長繊維を用いた消音器の製造方法が開示されている。この製造方法では、シェルの一端側の端板にインナーパイプの一端を固定した状態で、このシェルの他端開口に、解繊手段を設けたノズルを配置する。多数の連続した長繊維を撚ったロープをノズルに供給し、このロープを解繊手段において圧縮空気により解繊しノズルから噴き出す。これと同時にインナーパイプ内の空気を吸引する。これにより、シェル内に多数の長繊維を充填する。充填が完了したら、ノズル近傍で長繊維を切断し、シェルの他端開口を端板で塞ぐ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−５６３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す方法では、１つのノズルから長繊維を噴出するため、長繊維の充填密度に偏りが生じ易かった。また、長繊維をシェルの全空間に充填するため、コスト高、重量増大を招いていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、消音器の吸音構造の製造方法において、
多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプに、このインナーパイプより大きな径の筒状をなす包囲メッシュを、上記孔形成領域を囲むようにして配するとともに、この包囲メッシュの一端部を縮径してインナーパイプの外周に固定する工程と、
上記インナーパイプと上記包囲メッシュとの間に、ノズルから多数の連続した耐熱性長繊維を噴出させながら、このノズルに対して上記インナーパイプを相対的に回転させることにより、上記多数の長繊維を螺旋状に充填する工程と、
上記包囲メッシュの他端部を縮径して上記インナーパイプの外周に固定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記方法によれば、インナーパイプと包囲メッシュの間にノズルから多数の長繊維を噴出しながら、インナーパイプを相対的に回転させることにより、効率良く多数の長繊維を螺旋状に充填することができる。
上記方法により得られた吸音構造は、多数の長繊維が螺旋状に充填されるため、充填密度の偏りが小さく、安定した吸音効果を発揮することができる。
また、長繊維を用いることおよび長繊維を包囲メッシュで保持することにより、長期使用に伴う繊維の飛散や繊維の偏り移動を防止することができ、耐久性を高めることができる。
さらに、包囲メッシュで長繊維からなる吸音材を包囲するので、シェル全体に長繊維を充填せずに済み、コストおよび重量を低減できる。
上記吸音構造をシェルに装着した場合、吸音構造とシェルとの間の空気層を低周波減衰のために利用できる。なお、包囲メッシュは開口面積が大きいので低周波の空気層の伝播の支障にならず、空気層による低周波減衰効果を最大限に発揮することができる。
【０００８】
好ましくは、上記充填工程において、インナーパイプと同心をなして円筒形状の規制筒を配置し、この規制筒により、上記長繊維充填に伴う上記包囲メッシュの膨らみを規制する。
これによれば、包囲メッシュが柔らかくても長繊維を安定して充填することができる。
【０００９】
より好ましくは、上記充填工程において、上記規制筒を上記インナーパイプと同期して回転させる。
これによれば、包囲メッシュと規制筒の相対的位置関係が変わらないので、包囲メッシュの膨らみ規制を安定して行うことができる。
【００１０】
より好ましくは、上記充填工程において、回転支持台に上記規制筒の一端部が取り付けられるとともに上記インナーパイプの一端部が着脱可能に取り付けられ、上記包囲メッシュの上記他端部が上記規制筒の他端部に支持された状態で、上記回転支持台を回転する。
これによれば、柔らかい包囲メッシュの他端部を安定して支持することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、上記回転支持台には上記インナーパイプの内部空間に連なる吸引通路が形成されており、上記充填工程において、上記吸引通路を介して上記インナーパイプの内部空間を吸引する。
【００１２】
本発明の他の態様は、消音器の吸音構造において、多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプと、上記孔形成領域を囲むようにしてインナーパイプの外周に装着された筒状の吸音材と、上記吸音材を包み、縮径された両端部が上記インナーパイプの外周に固定された筒状の包囲メッシュと、を備え、上記吸音材が多数の連続した耐熱性の長繊維からなり、これら多数の連続した長繊維が、上記インナーパイプの外周と包囲メッシュとの間に螺旋状をなして充填されていることを特徴とする。
好ましくは、上記多数の連続した長繊維が、互いに絡み合い綿状に重なりながら螺旋状をなしている。
さらに本発明の他の態様は、消音器において、上記吸音構造と、上記吸音構造を囲むとともに上記インナーパイプを支持するシェルとを備え、これらシェルと吸音構造との間に空気層が形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長期にわたって安定した吸音効果を発揮する低重量、低コストの消音器の吸音構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施態様に係わる消音器の吸音構造を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は側断面図である。
【図２】図１（Ａ）のII−II線矢視断面図である。
【図３】図１に示す包囲メッシュの一部を拡大して示す図である。
【図４】上記吸音構造の製造に用いられる繊維充填装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】上記吸音構造の製造方法を順を追って示し、（Ａ）は吸音構造の構成要素であるインナーパイプと包囲メッシュを組立前の状態で示す側面図、（Ｂ）は包囲メッシュの一端をインナーパイプに固定することにより得られた組立体を示す側面図、（Ｃ）は上記繊維充填装置に上記組立体を装着した状態を示す断面図、（Ｄ）は多数の長繊維の充填が完了した状態を示す断面図である。
【図６】ノズルから噴出された多数の長繊維が互いに絡み合い綿状に重なり合って長繊維集合体となる様子を、模式的に示す図である。
【図７】上記長繊維集合体を線で示すとともに軸方向に延ばした状態で模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係わる車両用消音器について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、エンジンの排気系に装備される消音器は、シェル１と、このシェル１内に設けられた吸音構造２とを有している。このシェル１の内周と吸音構造３との間には空気層３が形成されている。
上記吸音構造２は、インナーパイプ１０と、吸音材２０と、包囲メッシュ３０とを主たる構成要素として備えている。
【００１６】
上記インナーパイプ１０の両端部はシェル１の両端開口部に挿入固定されている。インナーパイプ１０は、多数の孔１１（図１（Ｂ）にのみ示す）が形成された孔形成領域１０ａを有している。
上記吸音材２０は筒状をなし、上記インナーパイプ１０の孔形成領域１０ａを囲むようにしてインナーパイプ１０の外周に設けられている。
上記包囲メッシュ３０は、筒状をなして上記吸音材２０を包囲し、その両端部がインナーパイプ１０の外周に固定されている。
【００１７】
上記吸音材２０は、微細（線径が３〜５０μｍ、例えば２４μｍ）な多数（例えば３０００〜４０００本）のグラスファイバー等の耐熱性長繊維２１を、インナーパイプ１０の外周に沿って螺旋状をなしてインナーパイプ１０と包囲メッシュ３０との間に充填することにより構成されている。各繊維２１は、吸音材２０の全長にわたって連続しており、例えば１０〜５０ｍ程度の長さを有している。多数の長繊維２１は無秩序に絡み合い綿状に重ねられて螺旋状の繊維集合体となっている。より詳しくは後述する。
【００１８】
上記包囲メッシュ３０は、図５（Ａ）に示すように自然状態では略円筒形をなし、インナーパイプ１０より径が大きい。包囲メッシュ３０は本実施形態ではＳＵＳ３０４等のステンレス製（金属製）の細い線（線径０．４ｍｍ以下、例えば０．２ｍｍ）を図３に示すようにメリヤス袋編みにすることにより形成されている。
【００１９】
上記包囲メッシュ３０の両端部は縮径されてバンド４０（固定手段）によりインナーパイプ１０の外周に固定されている。このバンド４０は、図２に示すようにＣ字形の金属帯板からなり、その両端には径方向，外方向に延びる把持片４１を有している。バンド４０は、包囲メッシュ３０の縮径された両端部の外周に被せられ、図２に矢印で示すように例えば３箇所でインナーパイプ１０にスポット溶接される。これにより包囲メッシュ３０は、吸音材２０を包囲した状態でインナーパイプ１０に固定されている。
【００２０】
上記構成の消音器では、エンジンからの排気ガスがインナーパイプ１０の内部空間を通過する。排気中の騒音の高周波成分はインナーパイプ１０の多数の孔１１を介して吸音材２０で減衰される。騒音の低周波成分は吸音材２０および包囲メッシュ３０を通って、空気層３に達し、この空気層３で減衰される。
【００２１】
上記吸音材２０では、多数の長繊維２１が無秩序に絡まって綿状をなしていること、これら長繊維２１の集合体が全体として螺旋状に重なっていて偏りなく充填されていることにより、高い吸音効果を全角度範囲にわたって発揮できる。
【００２２】
上記吸音材２０は長繊維２１からなるので、長期使用に伴う飛散を防止できるまた、多数の長繊維２１からなる繊維集合体が螺旋状に重ねることにより構成されていること、両端部が固定された包囲メッシュ３０により包囲支持されていることにより、長期使用により長繊維２１の偏り移動が生じることがない。その結果、長期にわたって安定して吸音効果を発揮することができる。
【００２３】
上記包囲メッシュ３０は細線からなり開口面積が大きいので上記低周波成分の空気層３への伝播を阻害しないので、低周波成分の減衰を良好に行うことができる。また、包囲メッシュ３０は、パンチングメタルとは異なり熱膨張に伴う圧縮座屈や溶接箇所の剥離（固定箇所の破壊）も生じない。
【００２４】
上記吸音構造２の製造方法について説明する前に、図４に示す繊維充填装置５について説明しておく。この繊維充填装置５は、固定基台５０と、この固定基台５０の上部に回転可能に支持された回転支持台５１と、この回転支持台５１の上面に着脱可能に取り付けられた規制筒５２とを備えている。
【００２５】
上記回転支持台５１は、その上面中央に断面円形をなす凸部５１ａを有するとともに、この凸部５１ａと同心をなして円環状の溝５１ｃを有している。上記規制筒５２は、円筒形状をなし、その下端部（一端部）が上記溝５１ｃに圧入されている。なお、規制筒５２は回転支持台５１に溶接してもよい。
【００２６】
上記回転支持台５１はその中央に、垂直に貫通する吸引孔５１ｂを有している。この吸引孔５１ｂは、固定台５０に形成された連通孔５０ａ及びホース（図示しない）を介して吸引ポンプ５３（吸引手段）に接続されている。上記吸引孔５１ｂの上端は凸部５１ａの上面に開口し、規制筒５２の内部空間に連なっている。
【００２７】
上記回転支持台５１は、減速ギア列等の動力伝達系（図示しない）を介してモータ５４（回転駆動手段）に接続されている。
【００２８】
他方、上記回転支持台５１の上方には多数の連続した長繊維を噴き出すためのノズル６０が昇降可能に配置されている。
ノズル６０は解繊手段６１を介して供給管６２に接続されている。この供給管６２には周知のロープ供給手段（図示しない）からロープが送り込まれるようになっている。このロープは、例えば線径２４μｍの３０００〜４０００本の連続した長繊維を複数に分けて撚ることにより形成されている。
【００２９】
上記解繊手段６１は周知構造であるので簡単に説明するが、供給管６２からのロープの通り道と、圧縮空気の注入口６１ａとを有している。この注入口６１ａからの圧縮空気は、上記ロープの通り道を囲む円錐形の空気噴射通路を通ってロープに吹き付けられる。この圧縮空気により、ロープが解繊され、解繊された多数の長繊維がノズル６０へ送られ、ノズル６０の下端開口すなわち噴出端から下方に向けて（規制筒５２の軸線に沿って）噴射されるようになっている。
【００３０】
次に、上記吸音構造の製造方法を、図５を参照しながら順を追って説明する。
最初に、図５（Ａ）に示すインナーパイプ１０とこれより大径をなす包囲メッシュ３０から、図５（Ｂ）に示す組立体を作る。すなわち、包囲メッシュ３０の一端部を縮径してインナーパイプ１０の外周にバンド４０で固定することにより、組立体を得る。インナーパイプ１０の孔形成領域１０ａはこの包囲メッシュ３０で覆われる。
【００３１】
次に、図５（Ｃ）に示すように、上記組立体を上記繊維充填装置５に着脱可能に装着する。すなわち、インナーパイプ１０の一端部（包囲メッシュ３０の一端部が固定されている側の端部）を下にして回転台５１の凸部５１ａに摩擦をもって嵌め込み、インナーパイプ１０を垂直に立てる。この状態で、包囲メッシュ３０の上端部（他端部）を規制筒５２の上端部（他端部）にかけて折り返す。これにより柔軟で変形し易い包囲メッシュ３０を安定して支持することができる。
【００３２】
上記組立体の装着状態において、図５（Ｃ）に示すようにノズル６０を下降させ、その噴出端をインナーパイプ１０と包囲メッシュ３０との間の空間の下部に位置させる。
【００３３】
次に、モータ５４を駆動させて回転支持台５１を回転させ、吸引ポンプ５３を駆動させて吸引孔５１ｂからの吸引を行いながら、図６に示すようにノズル６０から、解繊された多数の連続した長繊維２１を下方に噴出させ、インナーパイプ１０と包囲メッシュ３０との間の空間に充填する。
【００３４】
上記回転支持台５１の回転に伴いインナーパイプ１０と包囲メッシュ３０が回転する。そのため、図７に示すように、ノズル６０から噴出された多数の長繊維２１の集合体２１ａ（模式的に線で示す）は、螺旋を描きながら積み重なるようにして充填される。
【００３５】
本実施形態では、回転支持台５１の回転速度（インナーパイプ１０及び包囲メッシュ３０の周速）が長繊維２１の噴出速度に比べて遅いので、長繊維２１は図６に示すように互いに絡み合い綿状に重なり合いながら繊維集合体２１ａとなる。
【００３６】
上記吸引孔５１ｂからの吸引作用により、長繊維２１と一緒に噴出された圧縮空気がインナーパイプ１０の孔１１を介してインナーパイプ１０内へ逃げるので、長繊維２１の噴出を円滑に効率よく行うことができる。
上記ノズル６０は充填された長繊維２１の集合体２１ａと干渉しないように徐々に上方へ移動する。
【００３７】
上記充填工程において、包囲メッシュ３０は柔軟であるために充填された長繊維２１の集合体２１ａにより径方向に膨らもうとするが、規制筒５２に規制される。そのため、径方向、軸方向において長繊維２１の充填量をほぼ均等にすることができる。
【００３８】
図５（Ｄ）に示すように、長繊維２１の集合体２１ａをインナーパイプ１０と包囲メッシュ３０との間に所定長さにわたって満たした後、上記回転支持台５１の回転、吸引およびノズル６０からの長繊維噴出を停止し、長繊維をノズル６０の噴出端近傍で切断する。
【００３９】
次に、包囲メッシュ３０の折り返された端部を元に戻して規制筒５２から外し、インナーパイプ１０を回転支持台５１の凸部５１ａから抜き取る。
最後に、上記包囲メッシュ３０の開放端部（他端部）を縮径させてインナーパイプ１０の外周に沿わせた状態で、バンド４０およびスポット溶接によりインナーパイプ１０の外周に固定する。
【００４０】
本発明は、上記実施例に制約されず、種々の態様を採用することができる。例えば、バンドの代わりにメッシュを包囲メッシュの端部に沿って巻き、スポット溶接することにより、包囲メッシュをインナーパイプに固定してもよい。また、包囲メッシュの端部をバンドカシメや直接スポット溶接によりインナーパイプに固定してもよい。
規制筒は全体として円筒形状をなして包囲メッシュの膨張を規制する機能を維持できれば良く、孔やスリットが形成されていてもよい。
また、複数例えば２つのノズルから多数の連続した耐熱性長繊維を噴出させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、消音器の吸音構造に適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  シェル
２  吸音構造
３  空気層
５  繊維充填装置
１０  インナーパイプ
１０ａ  孔形成領域
１１  孔
２０  吸音材
２１  長繊維
２１  長繊維の集合体
３０  包囲メッシュ
５１  回転支持台
５２  規制筒
６０  ノズル
【図１】
2013068192.tif 000003
【図２】
2013068192.tif 000004
【図３】
2013068192.tif 000005
【図４】
2013068192.tif 000006
【図５】
2013068192.tif 000007
【図６】
2013068192.tif 000008
【図７】
2013068192.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月16日(2012.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプに、このインナーパイプより大きな径の筒状をなす包囲メッシュを、上記孔形成領域を囲むようにして配するとともに、この包囲メッシュの一端部を縮径してインナーパイプの外周に固定する工程と、
上記インナーパイプと上記包囲メッシュとの間に、ノズルから多数の連続した耐熱性長繊維を噴出させながら、このノズルに対して上記インナーパイプを相対的に回転させることにより、上記多数の長繊維を螺旋状に充填する工程と、
上記包囲メッシュの他端部を縮径して上記インナーパイプの外周に固定する工程と、
を備えたことを特徴とする消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項２】
上記充填工程において、インナーパイプと同心をなして円筒形状の規制筒を配置し、この規制筒により、上記長繊維充填に伴う上記包囲メッシュの膨らみを規制することを特徴とする請求項１に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項３】
上記充填工程において、上記規制筒を上記インナーパイプと同期して回転させることを特徴とする請求項２に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項４】
上記充填工程において、回転支持台に上記規制筒の一端部が取り付けられるとともに上記インナーパイプの一端部が着脱可能に取り付けられ、上記包囲メッシュの上記他端部が上記規制筒の他端部に支持された状態で、上記回転支持台を回転することを特徴とする請求項３に記載の消音器の吸音構造の製造方法。
【請求項５】
多数の孔を形成した孔形成領域を有するインナーパイプと、
上記インナーパイプより大径をなし上記孔形成領域を囲むようにして配置され、縮径された両端部が上記インナーパイプの外周に固定された筒状の包囲メッシュと、
上記インナーパイプの外周と包囲メッシュとの間に充填された吸音材と、
上記インナーパイプを支持するとともに上記包囲メッシュを空気層を介して囲うシェルと、
を備え、
上記吸音材が多数の連続した耐熱性の長繊維からなり、これら多数の連続した長繊維が、互いに無秩序に絡み合い綿状に重なりながら螺旋状をなして充填されていることを特徴とする消音器。